Hardness and Densification Behaviour of Copper and Bronze Powders Compacted with Uniaxial Die and Cold Isostatic Pressing Processes

Dureza y comportamiento de densificación de polvos de cobre y bronce compactados con procesos de troquelado uniaxial y prensado isostático en frío

En este estudio se examina la dureza y el comportamiento de densificación de polvos de cobre y bronce sometidos a procesos de prensado isostático y uniaxial en frío con bolsa húmeda. En el prensado uniaxial las probetas se compactaron hasta una presión de 800 MPa. El prensado isostático en frío (PIC) dio lugar a una mejor densificación para los dos materiales en polvo estudiados. Las densidades alcanzadas fueron del 94 % para los polvos de cobre y del 82 % para los de bronce. En el prensado uniaxial se necesitó una mayor presurización para alcanzar la misma densificación que la obtenida con el CIP. Se midió la microdureza de los dos materiales estudiados antes y después de los procesos de prensado. Una mayor presión provocó el endurecimiento por dislocación y deformación y aumentó la dureza de los polvos.

INTRODUCCIÓN

En el proceso de pulvimetalurgia se utilizan diferentes métodos para la consolidación de polvos metálicos en formas estructurales. Los métodos de prensado en matriz uniaxial y prensado isostático en frío (CIP) son dos de estos métodos que se utilizan ampliamente para fabricar componentes de forma casi neta (NNS). En este estudio, se investiga el comportamiento de dureza y densificación de los polvos de bronce y cobre utilizando métodos de prensado isostático en frío de matriz uniaxial y bolsa húmeda. En el proceso de prensado en matriz uniaxial, se utilizan prensas hidráulicas o mecánicas automáticas de 10 a 1000 toneladas de capacidad para producir compactos "verdes" o "prensados" a tasas típicamente entre 250 y 1250 por hora [1].

Las tasas reales dependen del tamaño de la prensa, el tamaño y la complejidad del componente compactado. En la Figura 1 se muestra un dibujo esquemático del ciclo de prensado con matriz uniaxial. En la primera etapa, el proveedor de polvo se mueve sobre la matriz con el punzón inferior y se introduce el peso requerido de polvo. Después de que el proveedor de polvo haya retirado el punzón superior e inferior, se mueve relativamente al troquel para comprimir el polvo a presiones entre 400 y 800 MPa. Después de la compactación, se retira el punzón superior y el punzón inferior se mueve hacia arriba para expulsar el polvo compactado. Finalmente, el proveedor de polvo se mueve de nuevo a través de la superficie superior de la matriz, la vuelve a llenar y empuja el componente verde sobre una correa móvil, como se ve en la Figura 1. Las herramientas de compactación se fabrican principalmente con aceros para matrices endurecidos y revenidos de manera convencional para obtener una vida útil más prolongada. se pueden incorporar insertos en el troquel [2]. Durante la compactación con matriz, las herramientas tienen que soportar altas tensiones y desgaste.